Golfverstrooiing komt vrijwel overal in het dagelijks leven voor - van gesprekken in verschillende kamers, tot oceaangolven die breken op een kust, van kleurrijke zonsondergangen, op radargolven die door vliegtuigen worden weerkaatst. Verstrooiingsverschijnselen komen ook voor in rijken die zo divers zijn als kwantummechanica en zwaartekracht. Volgens Pavel Ginzburg, professor aan de School of Electrical Engineering van de Universiteit van Tel Aviv, deze verschijnselen worden vooral interessant wanneer de golven in kwestie een bewegend object tegenkomen.

Het alledaagse Doppler-effect is bekend - getuige de hoorbare verschuiving in toonhoogte die optreedt, bijvoorbeeld, als de sirene van een brandweerauto nadert, passen, en wijkt af. Het idee dat de waargenomen frequentie van een golf afhangt van de relatieve snelheid van de bron en de waarnemer, een populair aspect van Einsteins relativiteitstheorie, brengt kosmische implicaties met zich mee voor het Doppler-effect, vooral voor lichtgolven. Nutsvoorzieningen, het blijkt dat tussen relativiteit en het klassieke (stationaire) golfregime, er bestaat een ander regime van golfverschijnselen, waar het geheugen het verstrooiingsproces beïnvloedt.

Geheugeneffect verandert de Doppler-golfsignatuur

Zoals onlangs aangetoond door een team van wetenschappers onder leiding van Ginzburg, waaronder hoofdauteur Vitali Kozlov en coauteurs Sergey Kosulnikov en Dmytro Vovchuk, het Doppler-effect kan drastisch worden veranderd door herinneringen aan eerdere golfinteracties. specifiek, wanneer roterende dipolen zijn opgesteld om een ​​lange herinnering aan eerdere interacties met een invallende golf te behouden, de Doppler-signatuur vertoont asymmetrische pieken in het verstrooide spectrum. In plaats van snel te vervagen, deze langdurige interacties uit het verleden beïnvloeden de huidige en toekomstige evolutie van het bestudeerde systeem.

"Het nieuw ontdekte geheugeneffect is universeel, " merkt Ginzburg op, "Het kan voorkomen in verschillende golfgerelateerde scenario's - van optica, waar lasers roterende moleculen zijn, naar astronomie, waar roterende dipolen neutronensterren kunnen benaderen." Hoewel het effect universeel is, Ginzburg merkt op dat niet elke verstrooier een lang geheugen heeft. "Het effect wordt met opzet geïntroduceerd, bijvoorbeeld met gebundelde schakelingen in het geval van elektromagnetische toepassingen, " legt Ginzburg uit. Hij speculeert dat het geheugeneffect kan bijdragen aan een verhoogde efficiëntie van de identificatie en classificatie van radardoelen, onder andere toepassingen, zoals stellaire radiometrie.

Het team van Ginzburg ging op zoek naar een antwoord op de vraag of er "een over het hoofd gezien interactieregime, die aan de ene kant geen relativistische snelheden vereist, maar aan de andere kant niet eenvoudig kan worden verklaard met klassieke stationaire fysica." Het team koos een eenvoudig geval van een roterende dipool als een wiskundig model dat "eigenschappen van veel echte objecten kan beschrijven , zoals quasars in de astronomie of roterende bladen van een helikopter in radartoepassingen, " volgens Ginzburg.

De onderzoekers hopen dat deze nieuw aangetoonde geheugeneffecten zullen worden gebruikt om ons begrip van het universum om ons heen te vergroten en om nieuwe technologische toepassingen te helpen ontwikkelen die gebruikmaken van materialen met een lang geheugen om bewegingssignaturen op verstrooide golven af ​​te drukken.